Коаксиальные и высокочастотные кабели связи - Измерения и испытания кабелей

Раздел 12
ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ КАБЕЛЕЙ

Общие сведения

Измерения и испытания кабелей связи проводят для проверки соответствия их электрических, конструктивных и механических параметров нормируемым значениям, указанным в ГОСТ и ТУ на конкретный тип кабеля.
Электрические измерения и испытания выполняют на кабельных заводах, в процессе прокладки и монтажа, а также на смонтированных элементарных кабельных участках. Для проверки качества изготовляемых кабелей на кабельных заводах на соответствие требованиям ГОСТ и ТУ установлены приемосдаточные, периодические и типовые испытания.

Приемосдаточные испытания проводят на каждой строительной длине кабеля. Периодические испытания кабелей проводят на нескольких строительных длинах, прошедших приемосдаточные испытания. Типовые испытания кабелей на соответствие требованиям ГОСТ и ТУ проводят по программе, утвержденной в установленном порядке, оговариваемой в ГОСТ и ТУ. Результаты испытания оформляют протоколом, который предъявляют потребителю по его требованию.
Объем и виды измерений испытаний кабелей на заводах указаны в ГОСТ и ТУ на конкретный тип кабеля. При приемосдаточных измерениях и испытаниях на кабельных заводах проверяют:
конструктивные и механические характеристики; электрическое сопротивление и омическую асимметрию цепи; электрическое сопротивление изоляции защитных покровов; изоляцию жил (проводников) напряжением; рабочую емкость симметричных пар;
емкостные связи и емкостную асимметрию симметричных кабелей; переходное затухание на ближнем конце и защищенность цепей на дальнем конце симметричных кабелей в нормируемом ГОСТ и ТУ диапазоне частот;
переходное затухание на ближнем конце между парами соседних четверок коаксиальных кабелей типа КМ-4 в диапазоне частот 10... 110 кГц (система передачи К-24Р) или в диапазоне частот 20...600 кГц (система передачи ИКМ-30) при скорости передачи 2,048 Мбит/с;
коэффициент отражения (внутренние неоднородности волнового сопротивления) коаксиальных пар;
концевые значения волнового сопротивления коаксиальных пар.
При периодических испытаниях проверяют следующие параметры: переходное затухание между коаксиальными парами в нормируемом диапазоне частот;
коэффициент затухания коаксиальных пар; коэффициент затухания симметричных пар; затухание отражения коаксиальных пар;
коэффициент защитного действия металлических покровов кабеля; механическую устойчивость конструкции кабеля после двукратной перемотки его с барабана на барабан;
электрическое сопротивление металлических покровов постоянному ток; металлическую оболочку на изгиб и сплющивание;
защищенность на дальнем конце при испытательном симметрировании .пар внутри четверок.
Измерения коэффициента затухания, переходного затухания на ближнем конце и защищенности на дальнем конце проводят в диапазоне частот, указанном в ГОСТ и ТУ на конкретный тип кабеля.
Виды и объем периодических испытаний устанавливаются ГОСТ и ТУ на конкретный тип кабеля.
Испытания конструктивных элементов заключается в: измерении диаметра токопроводящих жил (проводников), толщины оболочек и экранов, размеров элементов защитных покровов, наружных диаметров кабелей и строительных длин с помощью мерной ленты;
проверке числа пар, четверок, отдельных жил и расположении конца А. на барабане;
проверке и испытании свинцовой, алюминиевой и стальной оболочек;
проверке и испытании защитных покровов.
При измерениях необходимо учитывать температуру кабеля. Погрешность применяемых измерительных приборов не должна превышать значений, приведенных в табл. 12.1.
Приборы, применяемые при электрических измерениях, проверяют в соответствии с действующим законодательством о государственной и внутриведомственной поверке средств измерений.

Электрические измерения и испытания необходимо производить со строгим соблюдением «Правил техники безопасности при работах на кабельных линиях связи и проводного вещания» (М., Радио и связь, 1985).

Таблица 12.1
Нормы основных погрешностей измерительных приборов

Конструктивные измерения и механические испытания

Конструктивные размеры элементов кабелей определяют по ГОСТ 12177-79.

Номинальные наружные размеры кабельных изделий и их элементов измеряют микрометрами типов МК и МР (ГОСТ 4381—87), а также штангенциркулями типов ШЦ-1, ШЦ-11 и ШЦ-111 (ГОСТ 166—80).
Длину кабеля определяют с помощью рулетки измерительной металлической (ГОСТ 7502—89), линейки металлической (ГОСТ 427—75), измерительного устройства автоматического измерения с погрешностью не более ±1% или мерной ленты, обеспечивающей измерение длины с погрешностью не более ±0,5%.
Толщину металлических оболочек измеряют микрометрами типов МТ, МК и МВТ (ГОСТ 6507—78). Толщину пластмассовых оболочек, шлангов и изоляции измеряют стенкомерами индикаторными С25 и С10А (ГОСТ 11358—89), микроскопом инструментальным ММИ (ГОСТ 8074—82) или лупой измерительной общего назначения (ГОСТ 25706—83).

Испытание металлических оболочек на растяжение проводят по ГОСТ 2464—82, а толщину оболочки и размеры гофра — по ГОСТ 12177—79.

Герметичность оболочек, конструкция которых позволяет производить подачу воздуха под оболочку, проверяют после подачи с одного конца кабеля сухого воздуха с относительной влажностью не более 20% под давлением не менее 0,3 МПа и не более 0,5 МПа. Кабель считается герметичным, если после выравнивания давления в течение 3 ч на другом конце кабеля при неизменной температуре давление остается постоянным. Манометры для измерения давления должны соответствовать классу 1,0 (ГОСТ 2405—88) с диапазоном показаний 0 ... 0,6 МПа.
Испытание свинцовой и алюминиевой оболочек диаметром более 10 мм на растяжение проводят по ГОСТ 12174—76. Испытание проводят на отрезке оболочки длиной 150 мм при насадке на конус; при этом торцы образца должны быть перпендикулярны оси кабеля. При испытании применяют стальной конус с поверхностью, имеющей шероховатость 1,25... 1,0 мкм и отношением диаметра основания к высоте 1 :3. Испытание заключается в постепенном растяжении оболочки в радиальном направлении при насадке на конус с помощью специального пресса или вручную легкими ударами. Поверхность конуса должна быть смазана техническим маслом. Испытание считается положительным, если образец оболочки выдержит, не растрескиваясь, растяжение до величины, указанной в соответствующих ГОСТ или ТУ на конкретные типы кабелей.
Испытание металлической оболочки (без защитного покрова) на изгиб производится следующим образом. Образец кабеля длиной не менее 60-кратного наружного диаметра кабеля обматывают вокруг цилиндра. При этом диаметр цилиндра зависит от типа и диаметра оболочки кабелей связи следующим образом:

Кабели в свинцовой       оболочке................................................................... 25D'
Кабели в гладкой алюминиевой оболочке диаметром D:
до 30 мм.................................................................................................................... 30D
>30 мм............................................................................................................... 40D
Кабели в гофрированной алюминиевой оболочке диаметром D:
до 30 мм .                              15D
>30... 40 мм............................................................................................................... 20D
>40 ... 50 мм................................................................................................................. 25
>50 мм.......................................................................................................................... 30
Кабели с коаксиальными       парами.............................................................. 35D

Затем кабель сматывают с цилиндра и выпрямляют. Далее образец, поворачивают вокруг своей продольной оси и опять наматывают так, чтобы он соприкасался с цилиндром образующей, смещенной на 180°, после этого' его опять сматывают и выпрямляют. Кабели со свинцовыми и гофрированными алюминиевыми оболочками подвергают двойному изгибу 3 раза, а кабели с гладкими алюминиевыми оболочками — 2 раза. Образец кабеля считают выдержавшим испытание, если после испытания на изгиб на оболочке образца не обнаружено трещин и он выдержал испытание на герметичность избыточным давлением 0,3 ... 0,5 МПа.

1. Испытание защитных покровов проводят по ГОСТ 7006—72, а проверку конструктивных элементов защитных покровов и их размеров — по ГОСТ 12177—79. Наличие покрытия на ленточной броне должно быть проверено визуально.

По ГОСТ 7006—72 проверяют: качество наложения всех элементов, защитного покрова, плотность прилегания пластмассового шланга, герметичность пластмассового шланга, содержание нафтената меди в кабельной пряже, вытекание битумного состава, холодоустойчивость покровов, нераспространение горения, электрическую прочность подушки защитных покровов, истирание, изгиб, разрывную прочность и относительное удлинение шлангов.

1. Испытание механической устойчивости конструкции кабеля проводят на нескольких строительных длинах в объеме, предусмотренном ГОСТ и ТУ на конкретные типы кабелей. Это испытание проводят путем двукратной перемотки кабеля с барабана на барабан, диаметры шейки которых должны соответствовать диаметру цилиндра, указанному выше. После двукратной перемотки кабеля электрические параметры должны соответствовать данным измерений до перемотки.

Измерение электрического сопротивления токопроводящих жил (проводников)

Электрическое сопротивление токопроводящих жил (проводников) измеряют согласно ГОСТ 7229—76 мостовым методом с использованием одинарного или двойного- (при измерении сопротивления менее 100 Ом) моста.
Схема измерения с помощью одинарного моста приведена на рис. 12.1. Жилы измеряемой цепи на одном конце подключают к клеммам прибора, а на другом соединяют между собой, образуя шлейф проводов. С помощью регулируемого сопротивления R0 уравновешивают мост. Если R1=R2, то
Электрическое сопротивление экрана и металлической оболочки измеряют так же, как сопротивление токопроводящих жил; при этом в качестве второго проводника шлейфа берут измеренную жилу.

Рис. 12.1. Схема измерения сопротивления токопроводящих жил постоянному току
Для измерения электрического сопротивления на практике нашли широкое применение переносные кабельные приборы (мосты) типа ПКП-2М, ПКП-3, ПКП-4 и ПКП-5, пределы измерений которыми приведены в табл. 12.2.
Измерительное напряжение на выходе приборов должно быть от 100 до 500 .В. Измеренное значение электрического сопротивления должно быть пересчитано на температуру 20° С по формуле
(12.1)
_______ Пределы измерения приборами типа ПКП____________ Таблица 12.2

где R20 — электрическое сопротивление при температуре 20° С, Ом; 4 — температура кабеля при измерении, °С; Rt — сопротивление, измеренное при температуре 4; а— температурный коэффициент сопротивления, 1/°С.

Измерение омической асимметрии

Рис. 12.2. Схема измерения омической асимметрии цепи
Омическую асимметрию цепи, т. е. разность сопротивлений жил в рабочей симметричной паре, измеряют мостовым методом по схеме, приведенной: на рис. 12.2. На противоположном конце цепи кабеля жилы соединяют между собой и заземляют. С помощью регулируемого сопротивления R0 мост уравновешивается.
Отсчет омической      асимметрии при R1 = R2 производят так же, как при измерении электрического сопротивления токопроводящих жил. Если мост не уравновешивается, то меняют местами жилы измеряемой цепи на клеммах прибора и повторяют измерения.
Наиболее целесообразно измерять омическую асимметрию с помощью переносных кабельных мостов ПКП-3, ПКП-4 и ПКП-5 и рассчитывают по формуле
∆R = Ra-Rб,                                                                    (12.2)
где ∆R — омическая асимметрия, Ом; Ra — электрическое сопротивление жилы а, Ом; Re — электрическое сопротивление жилы б, Ом.
12.5. Измерение электрического сопротивления изоляции
Электрическое сопротивление изоляции жил, проводников и защитных полиэтиленовых шлангов при напряжении постоянного тока измеряют на заводах согласно ГОСТ 3345—76. Сопротивление изоляции полиэтиленовых и поливинилхлоридных шлангов измеряют после пребывания кабеля в воде в течение часа.
Измерения проводят с помощью измерительных схем и приборов, обеспечивающих погрешность измерения не более ±2,5%. Этим требованиям удовлетворяют переносные кабельные приборы ПКП-2М, ПКП-3, ПКП-4 и ПКП-5, а также мегомметр типа МЕГ-9. Измерительное напряжение на выходе указанных кабельных приборов должно быть 100...500 В после одноминутного прохождения тока. Пределы измерений Rиз этими приборами указаны в табл. 12.2.
Мегометр МЕГ-9 позволяет измерять электрическое сопротивление изоляции в пределах 1,0... 100 МОм. Шкала прибора имеет пять пределов: «х 1» (1,0... 10 МОм); «х 10» (10... 100 МОм); «х 102» (100... 1000 МОм); «х 103» (1000... 10 000 МОм) и «х 104» (10 000... 100 000 МОм).
Результаты измерения электрического сопротивления изоляции кабелей с бумажной и кордельно-бумажной изоляцией Rиэм должны быть приведены к температуре 20° С по формуле
(12.3)
где Rh2o — электрическое сопротивление изоляции при температуре 20° С, МОм; Rизм — измеренное электрическое сопротивление изоляции при температуре измерения t, МОм; аи—температурный коэффициент сопротивления изоляции, равный для бумажной и кордельно-бумажной изоляции —0,06;
— поправочный температурный коэффициент, значения которого при аи = — 0,06 приведены в табл. 12.3.
Таблица 12.3
Значения поправочного температурного коэффициента k

Результаты измерения сопротивления изоляции кабелей с полистирольной и полиэтиленовой изоляцией к температуре +20° С не приводятся (аи=0, k=1).

Испытание изоляции напряжением

Испытание изоляции напряжением проводят для выявления поврежденных и ослабленных мест изоляции согласно ГОСТ 2990—78.
Напряжение подают между жилами рабочих пар и между жилами и металлической оболочкой (экраном).

На кабельных заводах испытания производят напряжением переменного или постоянного тока в зависимости от требований, указанных в ГОСТ и ТУ. Испытания проводят на установках, содержащих регулируемый источник напряжения. Регулируемый источник постоянного тока должен обеспечивать напряжение пульсации не более ±5%· Испытательное напряжение должно быть измерено с погрешностью не более ±1,5%. Основные данные приборов для испытания изоляции напряжением приведены в табл. 12.4.
Таблица 12.4
Основные данные приборов для испытания изоляции напряжением

Эти приборы являются установками малой мощности с емкостью конденсатора на выходе, не превышающей 0,25... 0,5 мкФ и с плавным повышением напряжения до установленных норм.
Для испытания напряжением изоляции между жилами и металлической оболочкой (экраном) симметричных кабелей все жилы объединяют в один пучок (электрически соединяются друг с другом) и испытательное напряжение прикладывают одной полярностью к пучку, а другой к заземленной металлической оболочке (экрану).
Для испытания напряжением между жилами симметричных кабелей в начале все жилы, кроме одной, объединяют в общий пучок вместе с заземленной металлической оболочкой (экраном) и испытательное напряжение прикладывают одной полярностью к этой выделенной жиле, а другой — к заземленному пучку; затем из пучка выделяют поочередно следующие жилы и испытания повторяют до тех пор, пока в пучке останется одна жила.
Испытание напряжением коаксиальных пар в строительных длинах на заводе проводят указанными выше приборами малой мощности с емкостью конденсатора на выходе 0,25—0,5 мкФ. При этом суммарная емкость конденсатора и коаксиальной пары не должна превышать 0,6 мкФ.
Испытание проводят при плавном повышении постоянного напряжения тока до установленных нормами величин; при этом первоначально приложенное напряжение должно составлять не более 40% испытательного.
Коаксиальные пары, в которых произошел пробой изоляции, подвергают тренировке, которая заключается в неоднократных последовательных пробоях изоляции. После каждого пробоя испытательное напряжение уменьшают до значения, которое выдерживается изоляцией, а затем плавно повышают до очередного пробоя. Эффективная длительность тренировки 10 мин. Если по истечении этого времени прочность изоляции не восстановилась, испытываемая пара считается поврежденной. Если при доведении напряжения до установленной нормы в течение 2 мин не произойдет ни одного разряда, то испытываемая пара считается нормальной. Длительность испытания для всех типов кабелей принята равной 2 мин.
Значение испытательных напряжений приведены в табл. 9.1, 9.25, 9.37.
При окончании испытания с симметричных цепей и коаксиальных пар должно быть снято напряжение.
Испытание изоляции напряжением должно производиться при строгом соблюдении «Правил техники безопасности при работах на кабельных линиях связи и проводного вещания» (М., Радио и связь, 1979).